采用天然岩沥青改性的沥青混合料路用性能

以SK 70#沥青作为基质沥青,选用青川天然岩沥青作为外掺剂制备改性沥青混合料,通过车辙试验、动态蠕变试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验和低温小梁弯曲试验等室内试验,测试和评价改性沥青混凝土的路用性能,并分析岩沥青改性剂对混合料路用性能的影响.研究结果表明:掺入岩沥青改性剂后,岩沥青改性沥青混合料的高温性能、力学性能、抗疲劳性能和抗水损害能力有所提高,低温性能有所降低;但随着岩沥青掺量的增加,其对混合料路用性能的影响逐渐减弱,实际工程中,建议岩沥青的适宜掺量为8%.     

基于响应曲面法的炭黑/硅烷偶联剂复合改性沥青路用性能

炭黑对于沥青混合料的高温稳定性和低温抗裂性有很好的改性效果,但对于其水稳定性改性效果不明显;而硅烷偶联剂可以用于提升路面的抗水损能力,所以提出将炭黑和硅烷偶联剂同时加入沥青混合料中,研究复合改性沥青的路用性能。采用响应曲面法设计试验,进行试验,然后分析结果,得到合成炭黑/硅烷偶联剂复合改性沥青的最佳改性条件;并通过车辙试验、真空饱水马歇尔试验及小梁低温弯曲试验来研究炭黑/硅烷偶联剂复合沥青混合料的路用性能。借助响应曲面法,得出了制备炭黑/硅烷偶联剂复合改性沥青的最佳炭黑、硅烷偶联剂的用量及剪切时间;通过车辙试验、马歇尔实验及低温小梁弯曲试验得出炭黑/硅烷偶联剂复合改性剂可有效地提升沥青混合料的高温稳定性、水稳定性和低温抗裂性;其中硅烷偶联剂主要提高了其水稳定性和高温稳定性,而炭黑主要是提高了沥青混合料的低温抗裂性能和高温稳定性。     

基于RSM的炭黑硅烷偶联剂复合改性沥青路用性能研究

炭黑对于沥青混合料的高温稳定性和低温抗裂性有很好的改性效果,但对于其水稳定性改性效果不明显,而硅烷偶联剂可以用于提升路面的抗水损能力,所以本文提出将炭黑和硅烷偶联剂同时加入沥青混合料中,研究复合改性沥青的路用性能。采用响应曲面法设计试验、进行试验然后分析结果,得到合成炭黑/硅烷偶联剂复合改性沥青的最佳改性条件,并通过车辙试验、真空饱水马歇尔试验及小梁低温弯曲试验来研究炭黑/硅烷偶联剂复合沥青混合料的路用性能。借助响应曲面法,得出了制备炭黑/硅烷偶联剂复合改性沥青的最佳炭黑、硅烷偶联剂的用量及剪切时间;通过车辙试验、马歇尔实验及低温小梁弯曲试验得出炭黑/硅烷偶联剂复合改性剂可有效地提升沥青混合料的高温稳定性、水稳定性和低温抗裂性;其中硅烷偶联剂主要提高了其水稳定性和高温稳定性,而炭黑主要是提高了沥青混合料的低温抗裂性能和高温稳定性。     

Sasobit温拌橡胶沥青及混合料高温蠕变特性

为了研究Sasobit温拌橡胶沥青及混合料的高温蠕变特性,制备了Sasobit温拌剂掺量为3%的温拌橡胶沥青,确定了Sasobit温拌橡胶沥青混合料的成型温度与基本路用性能;通过结合料与混合料蠕变试验全面评价了Sasobit温拌橡胶沥青路面的高温性能,并进行了混合料Burgers模型参数拟合分析。研究结果表明:Sasobit橡胶沥青结合料高温蠕变性能优于SBS改性沥青,Sasobit进一步提高了橡胶沥青高温性能;SBS改性沥青混合料的高温性能优于2种橡胶沥青混合料;3%的Sasobit掺量不仅能有效降低橡胶沥青混合料的施工温度20℃,而且能较大提升其高温性能,却不过分降低其低温性能;随着温度的升高或围压的出现,Sasobit能够更好地提升橡胶沥青混合料的高温性能,使其更加接近SBS改性沥青混合料。     

岩沥青与玄武岩纤维复合改性沥青混合料性能研究

岩沥青改性沥青具有较好的抗车辙能力、抗水损坏能力和抗疲劳能力,但低温抗裂性能较差,以玄武岩纤维和聚酯纤维作为岩沥青的增强材料,采用车辙试验、低温弯曲试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验和三轴剪切试验分别对比了岩沥青和纤维复合改性沥青混合料、基质沥青混合料以及SBS(styrene butadiene styrene)改性沥青混合料的高、低温性,水稳定性能,力学性能。试验结果表明,青川岩沥青与纤维复配的复合改性沥青混合料具有优良的路用性能,纤维的加筋作用能够有效改善岩沥青改性沥青的低温抗裂性能,且玄武岩纤维的改性效果优于聚酯纤维,推荐最佳的复配方案为6%青川岩沥青+0.30%玄武岩纤维。     

适用于机场道面的复合改性沥青性能试验

选用4种纳米材料与青川岩沥青结合,对基质沥青进行复合改性,通过沥青试验及混合料试验研究复合改性沥青的性能。沥青试验包括3大指标试验、旋转黏度试验、动态剪切流变试验、弯曲蠕变试验及旋转薄膜烘烤箱试验,沥青混合料试验包含车辙试验、浸航油稳定性试验、浸水稳定性试验和冻融劈裂试验等。沥青试验结果显示:与基质沥青及岩沥青改性沥青相比,复合改性沥青的针入度降低,低温延度下降,软化点和稠度提升,高温稳定性和抗老化性得到改善,但低温性能会有一定程度下降。混合料试验表明:岩沥青和纳米材料的加入使得混合料具有更高的抗车辙能力,抗水损害和抗航油侵蚀性能也得到提升。研究结果表明这种新型的复合改性沥青适应于非极端寒冷地区机场道面面层。     

应力吸收层温拌橡胶沥青混合料性能

为解决半刚性基层沥青路面和旧路加铺沥青层存在的反射裂缝问题,提出设置温拌橡胶沥青混合料应力吸收层防治反射裂缝的产生。针对寒冷地区低温特点,对用作应力吸收层的SAK-Ⅰ温拌橡胶沥青混合料进行了组成设计,通过正交试验确定橡胶沥青的最优组合和生产工艺,确定混合料的原材料、配合比和级配,采用旋转压实法成型混合料试件;通过车辙试验确定混合料的高温性能,根据低温弯曲试验和约束试件温度应力试验确定混合料的低温性能,依据浸水马歇尔稳定度试验和冻融劈裂试验确定混合料的水稳定性能,对用作应力吸收层的SAK-Ⅰ温拌橡胶沥青混合料的性能进行系统研究,并将SAK-Ⅰ温拌橡胶沥青混合料与热拌橡胶沥青混合料、Sasobit温拌橡胶沥青混合料的路用性能进行对比。研究结果表明:SAK-Ⅰ温拌剂能够使温拌橡胶沥青混合料在拌和温度与压实温度降低30℃的情况下,仍具有较好的高温稳定性能、低温抗裂性能和水稳定性能,其路用性能优良;冻断温度比破断强度、转折点温度和温度-应力曲线斜率更能准确评价温拌橡胶沥青混合料的低温抗开裂能力,冻断温度可作为评价温拌橡胶沥青混合料低温抗裂性能指标;SAK-Ⅰ温拌橡胶沥青混合料的路用性能比SBS改性沥青混合料的路用性能高,更适合在寒冷地区应力吸收层中推广使用。     

橡胶粉改性沥青及其性能研究

在不同橡胶粉细度、掺量及制备工艺的条件下,测试针入度、软化点和延度指标,研究了胶粉细度、掺量、搅拌时间和温度对沥青性能的影响;并验证了SMA—13橡胶改性沥青混合料的路用性能。研究表明:相同掺量下,60目胶粉改性沥青的性能优于40目改性沥青;搅拌温度200℃时,60目胶粉裂解过度;橡胶沥青的针入度、软化点和延度随搅拌时间延长而规律性变化。     

增塑剂对沥青混合料路用性能的影响

为了提高沥青混合料的低温性能,借鉴耐寒增塑剂在塑料工业中的成功应用,选用双(2-乙基己基)己二酸酯(DOA)增塑剂,研究其对沥青混合料路用性能的影响规律。通过低温小梁弯曲试验、高温车辙试验和冻融劈裂试验对DOA增塑剂改性沥青混合料低温抗裂性、高温稳定性以及水稳定性能进行评价研究。结果表明,增塑剂对沥青混合料低温柔韧性改善效果显著,对其水稳定性能也有所提高,但高温性能却有所下降。为了同时兼顾沥青混合料的高低温性能,加入抗车辙剂,制备增塑剂/抗车辙剂复合改性沥青混合料,并采用同样的试验方法研究其高温性能与低温性能,试验结果表明,抗车辙剂可以克服增塑剂对沥青混合料高温抗车辙能力不足的影响,且同时保证低温抗裂特性。     

纳米CaCO_3-SBR复合改性沥青路用性能研究

纳米改性技术虽能较好地提升沥青高温性能,但其低温性能不甚理想。针对这一问题,采用纳米材料-聚合物复合改性技术,制备了一种新型沥青及其混合料。通过5℃延度、当量脆点和BBR等试验研究了其低温改善效果,并通过DSR、软化点、当量软化点、针入度指数、RTFOT等试验对其高温性能、温度敏感性和抗老化性能等进行了研究。采用低温弯曲试验对基质沥青、5%SBS改性沥青和纳米材料-聚合物复合改性沥青混合料的低温抗裂性进行比较分析,并通过车辙试验、浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验对其混合料高温抗车辙性能和水稳定性进行评价。试验结果表明:纳米CaCO_3-SBR复合改性沥青及其混合料明显改善了基质沥青的低温性能,且具有令人满意的高温抗车辙性能。纳米材料-聚合物复合改性沥青具有良好的低温抗裂性,可作为寒冷地区路面铺装材料。     

基于黏弹性理论的天然沥青复合改性沥青低温流变性能

为优化天然沥青低温性能欠佳的问题,采用低温弯曲流变试验(BBR)对不同掺量下的橡胶/天然沥青及苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)/天然沥青复合改性沥青的低温性能进行试验;并结合Burgers模型对其蠕变数据进行拟合,以分析天然沥青复合改性沥青的低温性能。结果表明:橡胶和SBS掺入使新疆岩沥青(XRA)和天然湖沥青(TLA)天然改性沥青的黏性和弹性得到相应的改善;且其松弛时间逐渐减小,耗散能比与蠕变导数逐渐增加;低温下的应力松弛能力及弹性后效得到改善。在同一温度下,橡胶和SBS延缓了XRA与TLA到达蠕变稳定的时长;但随着温度的不断降低,其蠕变稳定时长逐渐减小。随着橡胶和SBS掺量的增加,XRA和TLA复合改性沥青的低温性能有显著的提高;且橡胶对XRA和TLA天然改性沥青低温性能的改善优于SBS。随着温度的降低,不同掺量下的橡胶和SBS对其低温性能的改善程度逐渐减小。     

复合高胶水性沥青的制备及其混合料应用研究

废胶粉可改善沥青的高低温性能,但经传统热拌工艺改性的沥青,因其性能不稳定和气味问题而被限制广泛应用。传统乳化沥青混合料黏结性差、高温强度低、抗水损害能力差,且存在拌和施工可操作性差等问题。将苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物复合废胶粉(复合高胶)改性沥青水性化,并将其应用于OGFC-13级配透水路面铺设。制备出复合高胶水性沥青,并对其软化点、黏度、力学性能及微观形貌进行分析。研究了OGFC-13型混合料高低温性能以及水稳定性能。测试结果表明:采用非离子型乳化剂,乳化时间15 min制备出的乳化沥青黏结性好,软化点高,分散均匀且具有良好的力学性能。混合料性能测试表明,当油石比为6.5%时,复合高胶水性沥青混合料表现出良好的高低温性能,动稳定度达到5 842次/mm,弯曲破坏应变达到3 024μm/m、破坏最大荷载为1 256 N,冻融劈裂强度比达到80.2%,具有良好的抗水损害能力。研究结果有助于废胶粉的环保资源化综合利用,并将促进水性沥青高值化应用,在道路铺设、养护、建筑防水等领域应用前景广阔。     

基于粘弹性理论的天然沥青复合改性沥青低温流变性能

为优化天然沥青低温性能欠佳的问题,采用低温弯曲流变试验(BBR)对不同掺量下的橡胶/天然沥青及SBS/天然沥青复合改性沥青的低温性能进行试验,并结合Burgers模型对其蠕变数据进行拟合以分析天然沥青复合改性沥青的低温性能。结果表明：橡胶和SBS掺入使XRA和TLA天然改性沥青的粘性和弹性得到相应的改善,且其松弛时间逐渐减小,耗散能比与蠕变导数逐渐增加,低温下的应力松弛能力及弹性后效的到改善;在同一温度下,橡胶和SBS延缓了XRA与TLA到达蠕变稳定的时长,但随着温度的不断降低,其蠕变稳定时长逐渐减小。随着橡胶和SBS掺量的增加XRA和TLA复合改性沥青的低温性能有显著的提高,且橡胶对XRA和TLA天然改性沥青低温性能的改善优于SBS;随着温度的降低,不同掺量下的橡胶和SBS对其低温性能的改善程度逐渐减小。     

热固性聚氨酯改性沥青桥面铺装材料制备及性能研究

为研究热固性聚氨酯改性沥青(TPUA)桥面铺装材料的制备及性能变化规律,基于响应曲面法,以桥面铺装性能最优为目标,并结合层次分析法对TPUA混合料的制备工艺进行优化;对比SBS沥青和环氧沥青混合料,对不同改性剂掺量下的TPUA混合料进行综合性能分析。研究结果表明：在恒温养护条件下,TPUA混合料强度随时间的变化过程满足指数增长关系,且温度对于TPUA混合料的强度形成具有促进作用;在PU改性剂掺量超过30%后,TPUA混合料具有比传统SBS沥青混合料更加优异的力学性能、水稳定性和高温抗变形性能;此外,在室温下,TPUA混合料具有比环氧沥青和SBS沥青混合料更优异的抗断裂性能;TPUA混合料的低温最大弯拉应变能够达到8 000με,且低温断裂能为对比组混合料的3倍以上,具有优异的低温柔韧性。     

硅藻土负载环氧改性沥青混合料性能试验研究

针对沥青与环氧树脂相容性较差问题,利用大孔隙结构硅藻土负载环氧树脂,使得环氧树脂能够均匀分散到沥青中,制备出性能优异的硅藻土负载环氧改性沥青。对比测试了硅藻土负载环氧改性沥青和日本(TAF)环氧改性沥青在相同级配和试验条件下制成的环氧沥青混合料的相关路用性能试验。试验结果表明:硅藻土负载环氧改性沥青混合料具有优异的高温稳定性,与TAF混合料的高温稳定性基本相同。硅藻土负载环氧改性沥青混合料低温性能较差,低温抗弯拉强度较TAF混合料小近30%,最大弯拉应变与TAF混合料也有差距。硅藻土负载环氧改性沥青混合料具有较好的抗水损能力,浸水马歇尔残留稳定度值远大于普通沥青混合料,与TAF混合料相比差异不大。硅藻土负载环氧改性沥青混合料与TAF混合料的渗透系数相同,沥青种类对混合料排水性能影响不大;在排水性超薄沥青磨耗粘结层混合料配合比下,设计目标空隙率应不少于17%,如果在降雨量较大地区,可适当提高混合料目标空隙率。     

基于正交试验的SEBS/橡胶粉复合改性沥青性能分析

为获得性能优异的改性沥青混合料,选用苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯(styrene ethylene butadiene styrene,SEBS)和橡胶粉对沥青进行复合改性,采用正交试验设计优化复合改性沥青的掺配方案,同时选用三大指标、布氏旋转黏度、短期老化模拟(RTFOT)等试验对复合改性沥青、橡胶改性沥青、SEBS改性沥青、基质沥青的黏滞性、高温稳定性、低温抗裂性、感温性及抗老化性进行对比分析,综合评价其路用性能.正交试验结果表明,SEBS、CR的最优复合掺量分别为5％和16％,最佳制备方案为SEBS和CR同时加入;采用本文方法制备的SEBS/CR复合改性沥青可降低沥青感温性能,改善低温抗裂性能和抗老化性能,对高温稳定性的改善效果尤为明显;此外需考虑目标需求及温差变化较大时复合改性沥青的掺配比例.     

青藏高寒地区沥青混合料低温抗裂性能的灰关联分析

运用单因素方差分析方法,研究了低温弯曲试验结果,得到沥青种类、级配类型和不同的公称最大粒径对青藏高寒地区沥青混合料低温抗裂性能的影响程度;以弯曲应变能密度为评价指标,利用灰关联分析法分析沥青种类对低温抗裂性能的影响.结果表明:SBS/SBR复合改性沥青混合料的低温抗裂性能最优,SBS次之,SBR最差;具有骨架密实结构的级配B沥青混合料的低温抗裂性能优于级配A;AC-13沥青混合料的低温性能优于AC-20与AC-25.可见,在青藏高寒地区选用具有骨架密实结构、公称最大粒径较小的SBS/SBR复合改性沥青混合料,有利于提高沥青混合料的低温抗裂性能.     

离子型聚合物改性沥青混合料性能分析

为提升沥青混合料的路用性能及自愈性能,选用离子型聚合物乙烯—甲基丙烯酸甲酯(EMAA)和SBS分别作为愈合剂和改性剂,制备EMAA/SBS改性沥青混合料。采用高温性能试验、小梁弯曲试验、耐久性试验以及自愈性能试验,评价了EMAA/SBS改性沥青混合料的路用性能和自愈性能。结果表明:EMAA/SBS改性沥青混合料的高温稳定性、耐久性和自愈性能均优于SBS改性沥青混合料和基质沥青混合料,而EMAA/SBS改性沥青混合料的低温抗裂性略低于SBS改性沥青混合料,但仍能满足规范中要求。由此可见,EMAA可显著改善SBS改性沥青混合料除低温抗裂性外的路用性能和自愈性能,可将其应用于沥青路面中。     

多聚磷酸改性沥青及其混合料低温性能研究

采用常规低温性能试验和Superpave低温性能试验,研究了不同类型多聚磷酸(PPA)改性沥青胶结料的低温性能,对比分析了沥青胶结料低温性能评价指标之间的相应关系,并采用小梁弯曲试验和冻断试验验证了沥青混合料的低温抗裂性能,研究了沥青胶结料与混合料低温性能之间的相关性.最后对不同低温性能评价指标的合理性和不足之处进行了较为深入的分析.结果表明,PPA掺入减小了沥青的延度和劲度模量,老化对PPA改性沥青低温性能的影响显著;应变能密度指标表明PPA可以改善沥青混合料低温抗裂性;PPA复配SBR的改性沥青低温效果要优于SBR改性沥青;冻断温度与冻断强度能较准确地评价多聚磷酸改性沥青混合料的低温抗裂性能.     

聚乙烯类添加剂对橡胶沥青混合料路用性能的影响

选取LDPE,LLDPE和HDPE等3种不同废旧聚乙烯类材料作为橡胶沥青混合料的添加剂,通过车辙试验、低温小梁弯曲试验、浸水马歇尔试验及冻融劈裂试验,研究加入不同聚乙烯类添加剂的橡胶沥青混合料的路用性能.以单轴压缩试验结果为基础,应用有限元程序对添加了LLDPE的橡胶沥青路面结构力学响应规律进行分析,同时研究了表征其性能效益的层厚减薄指标和交通效益比.结果表明:加入聚乙烯类材料的橡胶沥青混合料,其高、低温性能和抗水损坏性能均有所改善;加入LLDPE的橡胶沥青混合料,其各项性能均优于其他两种混合料;使用聚乙烯类添加剂的橡胶沥青路面材料不仅能够提高路面使用寿命,而且可以优化路面结构,节约成本.